[发明专利]一种基于数字图像相关性的导爆管爆速测量方法

说明书

本发明涉及一种基于数字图像相关性的导爆管爆速测量方法。该方法主要包括以下步骤：采用图像处理方法，对导爆管的背景图像进行处理，得到导爆管图像上的像素距离以及导爆管在图像上的轨迹数据；采用数字图像相关性分析方法，将爆轰波头的模板图像与采集到的传爆过程序列图像进行匹配，找到每张序列图像上爆轰波头的位置，并记录该位置；然后根据爆轰波头的位置、导爆管的像素距离以及物理距离、序列图像的时刻求导爆管爆速变化。该方法既可以减少研究人员的劳动强度，又能提供可靠性更高的计算结果。此外，该方法要求导爆管安装在包含蛇形槽的黑色木板，以提高爆轰波传爆过程图像采集数量。

技术领域

本发明涉及一种基于数字图像相关性的导爆管爆速测量方法。

背景技术

爆速是爆轰波的一个重要参数。通过爆速可以分析导爆管内爆轰波的传播过程。爆速的变化直接反应了反应区结构、能量释出的多少及释放速度的快慢。根据爆速-爆压的关系可以分析导爆管的传播可靠性。但是导爆管的传播速度极快，肉眼很难观测。近年来，高速摄影技术被逐渐应用到导爆管的传播性能研究当中。

有学者已经采用导爆管进行了爆轰波的爆速研究。但是大多数导爆管试样传爆过程的图像都是人工处理。计算结果受测试人员的主观因素影响。同时，高速摄影机的采样频率与曝光时间、画幅尺寸与分辨率之间存在着矛盾。导爆管的传爆速度极快，如果采样频率过高，采集的画幅与曝光时间都会存在问题。过去爆速的研究都是采用直线式，采集的可用画幅数量较少。因此，本发明提出了一种基于数字图像相关性的导爆管爆速测量方法，采用数字图像相关性分析方法完成对爆轰波头的检测分析，减少人为操作，既可以减少研究人员的劳动强度，又能提供可靠性更高的计算结果。此外，蛇形的导爆管安装方式可以提高爆轰波传爆过程图像采集数量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于数字图像相关性的导爆管爆速测量方法。

(二)技术方案

为达成上述目的，本发明提供了一种基于数字图像相关性的导爆管爆速测量方法，主要包括以下几个步骤：

S1.高速摄影机拍摄导爆管传爆过程图像；

S2.导爆管像素距离测量；

S3.爆轰波头搜索；

S4.爆速计算。

根据本发明，导爆管应安装在包含蛇形槽的黑色木板中。

根据本发明，R2待匹配图像是采集的序列图像中典型的爆轰波头图像。

根据本发明，步骤S2导爆管像素距离测量包括以下步骤：

S2.1将导爆管爆轰波进入木板前，高速摄影机拍摄的图像作为背景图像，并对背景图像进行预处理；

S2.2采用Hough变换在处理过的图像中检测直线；

S2.3导爆管分段向量检测；

S2.4计算导爆管像素距离。

根据本发明，步骤S2.1背景图像预处理包括：高斯滤波、边缘检测。

根据本发明，步骤S2.3导爆管的分段向量检测采用以下方法：删除不符合斜率要求的直线；合并距离小、斜率相近的平行直线；根据直线的位置和斜率进行排序；将直线交点的坐标参照蛇形分布线的方向排序确定导爆管的分段向量。

根据本发明，步骤S2.4中导爆管的像素距离为导爆管的分段向量像素距离和。

根据本发明，R2搜索区域与方向由导爆管的分段向量坐标确定。搜索区域以导爆管的分段向量为中心，搜索宽度应大于爆轰波头模板图像；搜索方向与分段向量的方向一致。